[发明专利]一种采用整网连通度表示机会传感网络连通性的方法

说明书

本发明公开了一种采用整网连通度表示机会传感网络连通性的方法。该方法适用于环境监测和偏远山区通信等一类实际应用场景中，由于地形的限制使得传感网络被分割成多个区域，区域内网络连通性良好，但区域之间互不连通，需要借助特定的移动节点对区域产生的感知数据进行收集以及传递，从而形成了区域互不连通的机会传感网络。本发明首先根据机会传感网络感知数据的传输特性，定义了反映网络连通性的关键参数——整网连通度；接着根据网络的拓扑变换特征，定期对整网的获取快照；然后将得到的快照集转换成有序的邻接矩阵集；最后通过邻接矩阵集计算出整网连通度来表示机会传感网络的连通状况。本发明充分考虑了机会传感网络感知数据的传输特性，采用整网连通度准确地反映机会传感网络的连通状况。

技术领域

本发明属于物联网技术领域，具体涉及一种采用整网连通度表示机会传感网络连通性的方法。

背景技术

机会传感网络(OSN,Opportunistic Sensor Networks)中，移动节点随机移动或按照一定规律移动，实现对目标区域的数据采集。相比大量部署的静态传感网络，OSN以较低成本实现大范围感知，具有机会网络(OppNet,Opportunistic Networks)和一般延迟容忍网络(DTN,Delay Tolerant Networks)的基本特征，即间歇连接、频繁割裂、时延高等。在环境监测和偏远山区通信等一类实际应用场景中，由于地形的限制使得传感网络被分割成多个区域，其中区域内网络连通性良好，但区域之间互不连通，从而形成的多区域的机会传感网络。其中，网络中主要包括三类节点：负责感知物理世界并产生感知数据的感知节点，负责收集并传递感知数据的移动节点；负责接收感知数据的Sink节点。场景如图1所示，感知节点将感知数据转发给移动节点，移动节点机会性地收集各个感知区域的感知数据实现网络的连通，感知数据经过一次或多次转发，最终转发至Sink节点。移动或感知节点的故障都可能导致网络连通性下降，甚至出现网络瘫痪的情况。因此，需要准确获取机会传感网络连通状况，从而采取相应策略改善其连通性能，以满足实际应用的需要。

目前，已有针对无线传感网络、延迟容忍网络DTN连通性研究，但针对机会传感网络的相关研究有限。Gupta P和Kumar P R在“Critical power for asymptoticconnectivity in wireless networks”【Stochastic analysis,control,optimizationand applications,Springer,1999,547-566.】描述了在保证网络近似连通的情况下节点的临界传输半径。Xue F和Kumar P R在“The number of neighbors needed forconnectivity of wireless networks”【Wireless networks.2004,10(2):169-181.】描述了基于占用理论分析了节点度和网络连通性的关系，在节点均匀分布的网络中，当平均节点度少于0.074logn时，网络近似不连通，而平均节点度高于5.1774logn时，网络近似1连通。Kong Z和Yeh E M在“Connectivity and latency in large-scale wirelessnetworks with unreliable links”【2008IEEE INFOCOM-The 27th Conference onComputer Communications.2008:11-15.】描述了由于节点的移动性造成的链路中断对网络连通性的影响。Wan P和Yi C在“Asymptotic Critical Transmission Radius for-Connectivity in Wireless Ad Hoc Networks”【Information Theory,IEEETransactions on.2010,56(6):2867-2874.】描述了基于随机几何图理论，分析了在节点均匀分布的单位面积区域中网络保持k连通所需的渐近临界传输半径。